一种检测高温蒸汽管道中凝结水以防止水击的方法

摘要

本发明涉及一种检测高温蒸汽管道中凝结水以防止水击的方法，其是将电磁超声探头置于高温蒸汽管道或其管系中的疏水管的外壁，通过检测反射波或透射波的强度来确定高温蒸汽管道中是否有凝结水。本发明采用电磁超声探头对高温蒸汽管道中的水进行检测，电磁超声探头不使用耦合剂，可在高温下使用，方法简便易操作，能准确检测高温蒸汽管道中是否有凝结水存在，避免水击的产生，减少对管线的破坏。

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测高温蒸汽管道中凝结水以防止水击的方法。

背景技术

高温蒸汽管道产生水击的主要原因是管道中有凝结水，例如送汽前未进行暖管和疏水，送汽时主汽阀开得过快、过大，锅炉负荷增加过急或发生满水，汽水共腾等事故，蒸汽大量带水。

在高温蒸汽管道中有水时，在蒸汽进入时，蒸汽被冷凝,体积变小,而形成真空,其周围的介质,以极大的力向真空区冲击,造成撞击声及管线的破坏。

为了防止水击的产生，需要对高温蒸汽管道中的水进行检测。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够快速准确地检测高温蒸汽管道中凝结水以防止水击的方法。

本发明采取的技术方案：

一种检测高温蒸汽管道中的凝结水以防止水击的方法，采用下述两种方法中的任意一种：

（1）将电磁超声仪的电磁超声发射探头放在高温蒸汽管道的外壁上，在所述高温蒸汽管道使用之前管道内无水的情况下检测管道内壁的一次反射波的强度，以此作为基准强度，所述高温蒸汽管道投入使用后检测超声反射波的强度，若超声反射波的强度与基准强度相比没有减弱，则所述高温蒸汽管道中没有凝结水；若超声反射波的强度比基准强度弱，则所述高温蒸汽管道中有凝结水；

（2）将电磁超声仪的电磁超声发射探头放在高温蒸汽管道一侧的外壁上，将电磁超声接收探头放在所述高温蒸汽管道另一侧的外壁上，启动电磁超声仪，若所述电磁超声接收探头接收不到超声波，则所述高温蒸汽管道中没有凝结水；若所述电磁超声接收探头能接收到超声波，则所述高温蒸汽管道中存在凝结水。

高温蒸汽管道一般在管系的低位设有疏水管，用于排出管道中的水，如果蒸汽管道中有水，则疏水管中也会有水，因此方法（1）中所述电磁超声发射探头还可以放在位于管系低处的疏水管的外壁上，通过检测疏水管内是否有水以确定高温蒸汽管道中是否有水。

方法（2）中所述电磁超声发射探头和所述电磁超声接收探头还可以放在疏水管两侧的外壁上。

本发明的检测原理如下：

方法（1）：

高温蒸汽管道为钢管，设钢中的声阻抗为Z1，水中的声阻抗为Z2，蒸汽中的声阻抗为Z3，根据超声波的特性Z1、Z2、Z3有以下关系：

Z1>Z2>>Z3                                      （式1）

根据超声波垂直入射到界面的反射规律，超声波入射到钢-水界面时，声强反射率：

R1=(Z2-Z1)²/(Z2+Z1)²                               （式2）

超声波入射到钢-蒸汽界面时，声强反射率

R2=(Z3-Z1) ²/(Z3+Z1) ²                            （式3）

由于 Z1>Z2，即钢中的声阻抗约为水中声阻抗的60倍以下，因此声强反射率R1在93.5%以下。 

同时Z1>>Z3，即钢中的声阻抗约为蒸汽中声阻抗的10000倍以上，因此声强反射率R2在99.9%以上。

采用本方法检测时，如果蒸汽管道中有水，在从管道表面入射的超声波遇到钢-水界面时，反射波强度低于入射波强度，在入射波强度的93.5%以下；如果管道中没有水，则发生全反射，反射波强度与入射波强度几乎相同。

方法（2）：

高温蒸汽管道为钢管，设钢中的声阻抗为Z1，水中的声阻抗为Z2，蒸汽中的声阻抗为Z3，根据超声波垂直入射到界面的反射规律，超声波入射到钢-水界面时，声强透射率：

T1 =4Z1Z2/(Z2+Z1)²                               （式4）

超声波入射到水-钢界面时，声强透射率：

T1^’ =4Z1Z2/(Z2+Z1)²                                （式5）

超声波入射到钢-蒸汽界面时，声强透射率：

T2 =4Z1Z3/(Z3+Z1)²                                （式6）

由于 Z1>Z2，即钢中的声阻抗约为水中声阻抗的60倍以下，因此T1>0，T1^’ >0，均在6.5%以上，即超声波能透过钢-水界面。

Z1>>Z3，即钢中的声阻抗约为水中声阻抗的10000倍以上，此时声强透射率T2在0.04%以下，即超声波不能透过钢-蒸汽界面。

如果疏水管中有水，则接收探头能接收道超声波，如果疏水管中没有水，则接收探头接收不到超声波。

本发明采用电磁超声探头对高温蒸汽管道中的水进行检测，电磁超声探头不使用耦合剂，可在高温下使用，方法简便易操作，能准确检测高温蒸汽管道中是否有凝结水存在，避免水击的产生，减少对管线的破坏。

附图说明

图1为方法（1）的检测示意图；

图2为方法（2）的检测示意图。

在附图中：1 高温蒸汽管壁、2 高温蒸汽、3 凝结水、4 电磁超声发射探头、5 电磁超声接收探头、6 疏水管壁。

具体实施方式

实施例1

将电磁超声仪的电磁超声发射探头放在高温蒸汽管道的外壁上，启动电磁超声仪，检测超声反射波的强度，检测结果为：反射波的强度在基准强度的93.5%以下，则管道中有水。

实施例2

将电磁超声仪的电磁超声发射探头放在位于高温蒸汽管道管系低处的疏水管一侧的外壁上，将电磁超声接收探头放在所述疏水管另一侧的外壁上，启动电磁超声仪，使超声波垂直入射，检测电磁超声接收探头是否接收到透射波，检测结果为：声强透射率小于0.04%，所测高温蒸汽管道中不存在凝结水。